JP3205371B2 - Manufacturing method of fluoride thin film - Google Patents
Manufacturing method of fluoride thin filmInfo
- Publication number
- JP3205371B2 JP3205371B2 JP00733092A JP733092A JP3205371B2 JP 3205371 B2 JP3205371 B2 JP 3205371B2 JP 00733092 A JP00733092 A JP 00733092A JP 733092 A JP733092 A JP 733092A JP 3205371 B2 JP3205371 B2 JP 3205371B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- barium
- thin film
- fluoride
- complex
- fluoride thin
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B19/00—Other methods of shaping glass
- C03B19/14—Other methods of shaping glass by gas- or vapour- phase reaction processes
- C03B19/1415—Reactant delivery systems
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B37/00—Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
- C03B37/01—Manufacture of glass fibres or filaments
- C03B37/012—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments
- C03B37/014—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments made entirely or partially by chemical means, e.g. vapour phase deposition of bulk porous glass either by outside vapour deposition [OVD], or by outside vapour phase oxidation [OVPO] or by vapour axial deposition [VAD]
- C03B37/018—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments made entirely or partially by chemical means, e.g. vapour phase deposition of bulk porous glass either by outside vapour deposition [OVD], or by outside vapour phase oxidation [OVPO] or by vapour axial deposition [VAD] by glass deposition on a glass substrate, e.g. by inside-, modified-, plasma-, or plasma modified- chemical vapour deposition [ICVD, MCVD, PCVD, PMCVD], i.e. by thin layer coating on the inside or outside of a glass tube or on a glass rod
- C03B37/01807—Reactant delivery systems, e.g. reactant deposition burners
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B2201/00—Type of glass produced
- C03B2201/80—Non-oxide glasses or glass-type compositions
- C03B2201/82—Fluoride glasses, e.g. ZBLAN glass
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はフッ化物薄膜の製造方法
に係り、特に、フッ化物ガラス薄膜、フッ化バリウム薄
膜等の光学的に均質なフッ化物薄膜の製造方法に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing a fluoride thin film, and more particularly to a method for producing an optically uniform fluoride thin film such as a fluoride glass thin film and a barium fluoride thin film.
【0002】[0002]
【従来の技術】フッ化物ガラスは赤外線波長領域におけ
る透過特性が優れており、赤外線波長領域で極低損失光
ファイバを実現できる可能性が高い材料として注目され
ている。このような材料として、52モル%の ZrF4、24
モル%の BaF2、20モル%の NaFからなる ZBN ガラス
(他に4モル%の AlF3を含む)があり、必要に応じて La
等が添加される(ZBLANガラス)。このようなフッ化物ガ
ラスを製造する場合、従来は、固相原料バッチの溶融法
が用いられていた。すなわち、固体原料を秤量、粉砕、
混合した後原料をバッチで溶融し、るつぼ内で急冷する
ことによりフッ化物ガラスを製造するものである。この
ため、各原料を秤量し、粉砕して混合するときに、赤外
線波長領域に吸収を有する Fe、Ni、Cr、Co 等の遷移金
属不純物の混入や、酸化物散乱体の原因となる水分の吸
着が生じやすいという問題があった。さらに、ガラス溶
融の際、るつぼ壁の腐食による不純物の混入が生じると
いう欠点があった。2. Description of the Related Art Fluoride glass has excellent transmission characteristics in the infrared wavelength region, and is attracting attention as a material having a high possibility of realizing an extremely low loss optical fiber in the infrared wavelength region. As such a material, 52 mol% of ZrF 4 , 24
ZBN glass consisting of mol% BaF 2 and 20 mol% NaF
(Including 4 mol% of AlF 3 ), and La
Etc. are added (ZBLAN glass). Conventionally, when manufacturing such a fluoride glass, a melting method of a solid phase raw material batch has been used. That is, the solid raw material is weighed, pulverized,
After mixing, the raw materials are melted in batches and quenched in a crucible to produce a fluoride glass. For this reason, when each raw material is weighed, pulverized, and mixed, transition metal impurities such as Fe, Ni, Cr, and Co, which absorb in the infrared wavelength region, are mixed, and water that causes oxide scatterers is removed. There is a problem that adsorption is likely to occur. Further, there is a drawback that when melting the glass, impurities are mixed due to corrosion of the crucible wall.
【0003】一方、フッ化バリウム(BaF2)は窓、プリズ
ム、レンズ等の光学材料として応用可能であり、また、
シリコン基板上に化合物半導体薄膜を成長させる場合の
バッファ層として有効であることが知られている。ま
た、シリコン基板上にフッ化バリウム薄膜を10μmオー
ダーの厚さで成長させ、該薄膜中に希土類元素をドープ
することによって光増幅作用が生じるので、将来の光集
積回路への応用が期待されている。このようなフッ化バ
リウム薄膜の作製方法としては、従来、分子線エピタキ
シー法(MBE)が適用されてきたが、成長速度が速くない
こと(1μm/hr程度)、結晶の完全性が充分ではないこ
と、ドーピング効率が悪いことなどの問題があった。On the other hand, barium fluoride (BaF 2 ) can be applied as an optical material for windows, prisms, lenses, etc.
It is known that it is effective as a buffer layer when growing a compound semiconductor thin film on a silicon substrate. In addition, since a barium fluoride thin film is grown on a silicon substrate to a thickness of the order of 10 μm, and a rare earth element is doped into the thin film, an optical amplification effect occurs, so that it is expected to be applied to optical integrated circuits in the future. I have. As a method for producing such a barium fluoride thin film, conventionally, molecular beam epitaxy (MBE) has been applied, but the growth rate is not fast (about 1 μm / hr), and the crystal integrity is not sufficient. And poor doping efficiency.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】このような問題を解決
する方法として、化学気相成長法(CVD 法)が着目されて
いる。CVD 法は、(1) 大面積、均質な薄膜が得られるこ
と、(2) 成長速度が速いこと、(3) 組成制御が容易であ
ること等の利点がある。しかしながら、CVD 法を適用す
るためには蒸気圧の高い CVD 原料が必要であるが、バ
リウムの場合についてはこれまで適当な原料が見出され
ていなかった。すなわち、従来公知のβ‐ジケトン錯体
であるビス(ジピバロイルメタナート)バリウム[Ba(dpm)
2]、ビス (ヘキサフルオロアセチルアセトナート)バリ
ウム[Ba(hfa)2]、ビス(トリフルオロアセチルアセトナ
ート)バリウム[Ba(tfa)2]、ビス(ジメチルヘプタフルオ
ロオクタンジオナト)バリウム[Ba(fod)2]は気化温度が2
20〜260℃と高く、また、加熱された化合物が容器内で
熱分解して変質し、繰り返し使用している内に気化性が
次第に低下する問題を有していた。As a method for solving such a problem, attention has been paid to a chemical vapor deposition (CVD) method. The CVD method has the following advantages: (1) a large area and a uniform thin film can be obtained; (2) a high growth rate; and (3) easy composition control. However, in order to apply the CVD method, a CVD raw material having a high vapor pressure is required, but no suitable raw material has been found for barium. That is, a conventionally known β-diketone complex bis (dipivaloyl methanate) barium [Ba (dpm)
2 ], bis (hexafluoroacetylacetonato) barium [Ba (hfa) 2 ], bis (trifluoroacetylacetonato) barium [Ba (tfa) 2 ], bis (dimethylheptafluorooctane dionato) barium [Ba ( fod) 2 ] has a vaporization temperature of 2
The temperature was as high as 20 to 260 ° C., and the heated compound was thermally decomposed in the container and deteriorated, and there was a problem that the vaporization gradually decreased during repeated use.
【0005】本発明の目的は、上記従来技術の有してい
た課題を解決して、光ファイバー用あるいは光学素子用
等の光学的に均質なフッ化物薄膜の製造方法を提供する
ことにある。An object of the present invention is to provide a method for producing an optically uniform thin film of fluoride for use in an optical fiber or an optical element by solving the problems of the prior art.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】上記目的は、気相反応容
器中に所定の基材を設置し、バリウム及びその他の元素
を含む化合物を気相で導入し、該化合物をプラズマ雰囲
気中で分解して、上記基材上にフッ化物薄膜を設ける方
法において、上記バリウムを含む化合物として下式で示
されるバリウム‐β‐ジケトン錯体(但し、下式におけ
る(R1、R2)の組合せが(CF3、 C2F5)、(CF3、C3F7)、(C2
F5、C2F5)、(C2F5、C3F7)、(C3F7、C3F7)、(C3F7、C4 F
9)のもの)を用いること、あるいは、気相反応容器中に
所定の基材を設置し、バリウムを含む化合物と必要に応
じて反応性ガスとを気相で導入し、これを熱分解して上
記基材上にフッ化バリウムを設ける方法において、上記
バリウムを含む化合物として下式で示されるバリウム‐
β‐ジケトン錯体(但し、下式における(R1、R2)の組合
せが(CF3、C2F5)、(CF3、C3F7)、(C2F5、C2F5)、(C
2F5、C3F7)、(C3F7、C3F7)、(C3F7、C4F9)のもの)を用
いること、さらに、上記二つの方法において、上記バリ
ウム‐β‐ジケトン錯体とともに希土類元素のβ‐ジケ
トン錯体を気相で導入し、フッ化バリウム薄膜中に希土
類元素を含有させることによって達成することができ
る。SUMMARY OF THE INVENTION The object of the present invention is to set a predetermined base material in a gas phase reaction vessel, introduce a compound containing barium and other elements in a gas phase, and decompose the compound in a plasma atmosphere. Then, in the method of providing a fluoride thin film on the substrate, in the barium-β-diketone complex represented by the following formula as a compound containing barium (provided that the combination of (R 1 , R 2 ) in the following formula is ( CF 3, C 2 F 5) , (CF 3, C 3 F 7), (C 2
F 5, C 2 F 5) , (C 2 F 5, C 3 F 7), (C 3 F 7, C 3 F 7), (C 3 F 7, C 4 F
9 )), or a predetermined base material is placed in a gas phase reaction vessel, and a compound containing barium and a reactive gas, if necessary, are introduced in a gas phase, and this is thermally decomposed. In the method of providing barium fluoride on the base material, the barium compound represented by the following formula as a compound containing barium-
β-diketone complex (however, the combination of (R 1 , R 2 ) in the following formula is (CF 3 , C 2 F 5 ), (CF 3 , C 3 F 7 ), (C 2 F 5 , C 2 F 5) ), (C
2 F 5 , C 3 F 7 ), (C 3 F 7 , C 3 F 7 ), (C 3 F 7 , C 4 F 9 )), and further, in the above two methods, the barium This can be achieved by introducing a rare earth element β-diketone complex together with a -β-diketone complex in a gas phase, and incorporating the rare earth element in the barium fluoride thin film.
【0007】[0007]
【化1】 Embedded image
【0008】なお、上記の希土類元素としては、ランタ
ン(La)、セリウム(Ce)、プラセオジム(Pr)、ネオジム(N
d)、プロメチウム(Pm)、サマリウム(Sm)、ユーロピウム
(Eu)、ガドリニウム(Gd)、テルビウム(Tb)、ジスプロシ
ウム(Dy)、ホルミウム(Ho)、エルビウム(Er)、ツリウム
(Tm)、イッテリビウム(Yb)、ルテチウム(Lu)等を挙げる
ことができる。また、配位子であるβ‐ジケトン配位子
としては、後出表1の各種のものを使用することができ
る。なお、希土類元素の場合には、バリウムの場合と異
なり、配位子によらず安定に気化する錯体を得ることが
できる。The rare earth elements include lanthanum (La), cerium (Ce), praseodymium (Pr), neodymium (N
d), promethium (Pm), samarium (Sm), europium
(Eu), gadolinium (Gd), terbium (Tb), dysprosium (Dy), holmium (Ho), erbium (Er), thulium
(Tm), ytterbium (Yb), lutetium (Lu) and the like. As the β-diketone ligand which is a ligand, various compounds shown in Table 1 below can be used. In the case of a rare earth element, unlike in the case of barium, a complex that can be stably vaporized can be obtained regardless of the ligand.
【0009】[0009]
【作用】以下、本発明方法の特徴について、先行技術と
の比較において、やや詳細に説明する。The features of the method of the present invention will be described in some detail in comparison with the prior art.
【0010】まず、特開昭 57‐118002号明細書には、
化学気相析出法による酸化物の製造方法が記述され、フ
ッ素化β‐ジケトン錯体の使用が記載されている。しか
し、配位子の種類はヘキサフルオロアセチルアセトナー
ト(hfa)であり、また、バリウム元素に関する記述はな
い。First, JP-A-57-118002 describes that
A method for producing oxides by chemical vapor deposition is described, and the use of fluorinated β-diketone complexes is described. However, the kind of the ligand is hexafluoroacetylacetonate (hfa), and there is no description about the barium element.
【0011】また、特開昭 58‐018392号明細書には、
銅または銀のフッ素化ジケトナート及び不飽和炭化水素
との錯体が記述されており、フッ素化β‐ジケトン錯体
が使用されている。しかしながら、用いられる金属種が
銅及び銀であり、また、本発明の配位子は記述されてい
ない。Also, Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-018392 discloses that
Complexes of copper or silver with fluorinated diketonates and unsaturated hydrocarbons have been described, and fluorinated β-diketone complexes have been used. However, the metal species used are copper and silver, and the ligands of the present invention are not described.
【0012】また、特開昭 59‐070635号明細書(米国特
許第418216号)には、セリウム錯化合物及びその製造方
法が記述されており、セリウム元素のフッ素化β‐ジケ
トン錯体の記述がある。しかしながら、バリウム元素に
関する記述はなく、また、用いられる配位子種はジメチ
ルヘプタフルオロオクタンジオナト(fod)に関するもの
のみである。JP-A-59-070635 (US Pat. No. 418,216) describes a cerium complex compound and a method for producing the same, and describes a fluorinated β-diketone complex of cerium element. . However, there is no description about the barium element, and the ligand species used is only for dimethylheptafluorooctane dionato (fod).
【0013】また、特開昭 59‐131537号明細書(米国特
許第418215号)には、気相酸化法によるガラスまたはセ
ラミック物品の製造方法が記述されており、フッ化β‐
ジケトンの記載がある。しかし、バリウム元素に関する
記述はない。Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-131537 (US Pat. No. 4,181,215) describes a method for producing a glass or ceramic article by a gas phase oxidation method, and discloses a method for producing a β-fluoride.
There is a description of diketone. However, there is no description about the barium element.
【0014】また、特開昭 59‐139339号明細書(西独特
許 P3301225.3)には、無水フッ素含有1,3‐ジケトネー
ト‐金属錯化合物の製造方法が記述され、フッ素化β‐
ジケトン錯体の記述がある。しかしながら、この場合に
もバリウム錯体に関する記載はない。JP-A-59-139339 (West German Patent P3301225.3) describes a method for producing an anhydrous fluorine-containing 1,3-diketonate-metal complex compound, and discloses a fluorinated β-dketonate.
There is a description of diketone complexes. However, there is no description about the barium complex in this case.
【0015】また、特開昭 62‐502748号明細書(米国特
許第740680号)には、光ファイバプレフォームにドーパ
ントを導入する方法として、フッ化β‐ジケトン錯体を
使用する記述がある。しかしながら、金属元素はユーロ
ピウムに限定されており、バリウム錯体に関する記述は
ない。Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-502748 (US Pat. No. 740680) discloses that a fluorinated β-diketone complex is used as a method for introducing a dopant into an optical fiber preform. However, the metal element is limited to europium, and there is no description about the barium complex.
【0016】さらに、特開平 3‐115245号明細書(オラ
ンダ特許第8901507号明細書)には、揮発性有機バリウム
化合物の記述がなされ、その中に、バリウムのフッ素化
β‐ジケトン錯体及びそのアダクツ化合物の記述があ
る。しかしながら、配位子の種類が hfa、fod に限定さ
れており、上記本発明のものとは全く異なっている。Furthermore, JP-A-3-115245 (Dutch Patent No. 89901507) describes volatile organic barium compounds, in which a fluorinated β-diketone complex of barium and its adducts are described. There is a description of the compound. However, the type of ligand is limited to hfa and fod, which is completely different from that of the present invention.
【0017】以上述べたように、従来の公知技術におい
ては、本発明の方法で使用するバリウムのβ‐ジケトン
錯体を見出すことはできない。また、既存の錯体から本
発明方法で用いる錯体を容易に類推できるというもので
はない。すなわち、本発明の方法で用いるバリウム錯体
は、本発明者等が合成検討を進める中で初めて化学合成
に成功したもの(特願平 3‐23407号)であり、これらの
化合物の物性値(融点、気化温度)等の記述がこれを証明
している。また、さらに付け加えるならば、本発明で用
いるバリウム錯体は、既存の錯体に比較して気化温度の
低下や気化安定性の向上という著しい効果有しているこ
とを見出したことによって本発明を完成するに至ったも
のである。As described above, in the prior art, the β-diketone complex of barium used in the method of the present invention cannot be found. Further, the complex used in the method of the present invention cannot be easily inferred from the existing complex. That is, the barium complex used in the method of the present invention was the one that was successfully chemically synthesized for the first time during the study of synthesis by the present inventors (Japanese Patent Application No. 3-23407), and the physical properties (melting points) of these compounds were , Vaporization temperature) proves this. In addition, the present invention is completed by further finding that the barium complex used in the present invention has a remarkable effect of lowering the vaporization temperature and improving the vaporization stability as compared with the existing complex. It has been reached.
【0018】表1に各錯体の気化温度と気化安定性とを
まとめて示した。また、図1は3種類のバリウム錯体の
気化安定性を調べた結果を示した図で、等温熱重量分析
のサイクル試験によって得られた結果を示したものであ
る。この結果から、各温度に加熱した場合の気化安定性
を知ることができる。また、この結果から、公知の化合
物である Ba(hfa)2、Ba(fod)2が気化性の経時変化が大
きいものであることがわかる。Table 1 summarizes the vaporization temperature and vaporization stability of each complex. FIG. 1 is a diagram showing the results of examining the vaporization stability of three types of barium complexes, and shows the results obtained by a cycle test of isothermal thermogravimetric analysis. From this result, the vaporization stability when heated to each temperature can be known. In addition, the results show that the known compounds Ba (hfa) 2 and Ba (fod) 2 have a large change with time in vaporization.
【0019】[0019]
【表1】 [Table 1]
【0020】ここで、上表化合物略称中の括弧表示の略
号の内容につき一括して下記に説明する。Here, the contents of the abbreviations in parentheses in the abbreviations in the above table are collectively described below.
【0021】hfa:ヘキサフルオロアセチルアセトナ
ト、(1,1,1,5,5,5‐ヘキサフルオロ‐2, 4‐ペン
タンジオナト)、 pta:ピバリルトリフルオロメチルアセチルアセトナ
ト、(1,1,1‐トリフルオロ‐5,5‐ジメチル‐2,4‐ヘキ
サンジオナト)、 ppm:ペンタフルオロピバリルメタナト、(1,1,1,2,2‐
ペンタフルオロ‐6,6‐ジメチル‐3,5‐ヘプタンジオナ
ト)、 fod:ジメチルヘプタフルオロオクタンジオナト、(2,2
‐ジメチル‐6,6,7,7,8, 8,8‐ヘプタフルオロ‐
3、5‐オクタンジオン)、 dpm:ジピバロイルメタナト、(2,2,6,6‐テトラメチル
‐3,5‐ヘプタンジオナト)、 ofhd:オクタフルオロヘキサンジオナト、(1,1,1,5,5,
6,6,6‐オクタフルオロ‐ 2,4‐ヘキサンジオナ
ト)、 dfhd:1,1,1,5,5,6,6,7,7,7‐デカフルオロ‐2,4‐ヘプ
タンジオナト、 dfhpd:1,1,1,2,2,6,6,7,7,7‐デカフルオロ‐3,5‐ヘ
プタンジオナト、 dfod:1,1,1,2,2,6,6,7,7,8,8,8‐ドデカフルオロ‐3,5
‐オクタンジオナト、 tfnd:1,1,1,2,2,3,3,7,7,8,8,9,9,9‐テトラデカフル
オロ‐4,6‐ノナンジオナト、 hfdd:1,1,1,2,2,3,3,7,7,8,8,9,9,10,10,10‐ヘキサデ
カフルオロ‐4,6‐デカンジオナト。Hfa: hexafluoroacetylacetonato, (1,1,1,5,5,5-hexafluoro-2,4-pentanedionato), pta: pivalyltrifluoromethylacetylacetonate, (1, 1,1-trifluoro-5,5-dimethyl-2,4-hexanedionato), ppm: pentafluoropivalyl methanate, (1,1,1,2,2-
Pentafluoro-6,6-dimethyl-3,5-heptanedionato), fod: dimethylheptafluorooctanedionato, (2,2
-Dimethyl-6,6,7,7,8,8,8-heptafluoro-
3,5-octanedione), dpm: dipivaloyl methanate, (2,2,6,6-tetramethyl-3,5-heptanedionate), ofhd: octafluorohexanedionate, (1,1,1, 5,5,
6,6,6-octafluoro-2,4-hexanedionato), dfhd: 1,1,1,5,5,6,6,7,7,7-decafluoro-2,4-heptanedionato, dfhpd : 1,1,1,2,2,6,6,7,7,7-decafluoro-3,5-heptanedionato, dfod: 1,1,1,2,2,6,6,7,7, 8,8,8-dodecafluoro-3,5
-Octandionato, tfnd: 1,1,1,2,2,3,3,7,7,8,8,9,9,9-tetradecafluoro-4,6-nonandionato, hfdd: 1,1 , 1,2,2,3,3,7,7,8,8,9,9,10,10,10-hexadecafluoro-4,6-decandionate.
【0022】[0022]
【実施例】以下、本発明の製造方法について実施例によ
って具体的に説明する。EXAMPLES The production method of the present invention will be specifically described below with reference to examples.
【0023】なお、図2は本発明のフッ化物薄膜の製造
方法の実施に用いた装置の一例として、実施例1〜5で
使用した装置の構成を示す概念図である。ここで、1は
反応系としての石英製チャンバであり、ロータリーポン
プにより1Torr の圧力に保持されている。また、チャ
ンバ1内には CaF2からなる基板3が加熱ヒーター2の
上に設置されている。また、このチャンバ1は導入口1
a、1bからそれぞれ金属β‐ジケトン錯体のガス流及び
含フッ素ガスが導入されるようになっている。また、導
波管11を用いてマグネトロン管12から2.45GHzのマイク
ロ波(200W)を供給してプラズマを発生させる構成となっ
ている。FIG. 2 is a conceptual diagram showing the structure of the apparatus used in Examples 1 to 5 as an example of the apparatus used for carrying out the method for producing a fluoride thin film of the present invention. Here, reference numeral 1 denotes a quartz chamber as a reaction system, which is maintained at a pressure of 1 Torr by a rotary pump. In the chamber 1, a substrate 3 made of CaF 2 is provided on the heater 2. Also, this chamber 1 has an inlet 1
The gas flow of the metal β-diketone complex and the fluorine-containing gas are introduced from a and 1b, respectively. Further, the configuration is such that a microwave (200 W) of 2.45 GHz is supplied from the magnetron tube 12 using the waveguide 11 to generate plasma.
【0024】[0024]
【実施例1】本実施例においては、原料化合物として 6
0℃に保温した Zr(hfa)4、190℃に保温した Ba(ofhd)2
[ビス(オクタフルオロヘキサンジオナト)バリウム]、
170℃に保温した La(ppm)3[トリス(ペンタフルオロジ
メチルヘプタンジオナト)ランタン]、60℃に保温した
Al(fod)3、170℃に保温した Na(ppm)を用いた。また、
キャリアガスとしては Ar を供給した。すなわち、導入
口1aには供給管7a、7b、7c、7d、7eを介して Zr
(hfa)4、Ba(ofhd)2、La(ppm)3、Al(fod)3、Na(ppm)を充
填した蒸発器8a、8b、8c、8d、8eが連結されてお
り、これらの蒸発器を加熱しつつ各原料化合物内に Ar
を導入してチャンバ1内に供給している。この場合、各
材料の供給量は Ar キャリアガスの流量によりそれぞれ
調整することができる。Example 1 In this example, 6
Zr (hfa) 4 kept at 0 ° C, Ba (ofhd) 2 kept at 190 ° C
[Bis (octafluorohexanedionato) barium],
La (ppm) 3 [tris (pentafluorodimethylheptanedionato) lanthanum] kept at 170 ° C, kept at 60 ° C
Al (fod) 3 and Na (ppm) kept at 170 ° C. were used. Also,
Ar was supplied as a carrier gas. That is, Zr is connected to the inlet 1a through the supply pipes 7a, 7b, 7c, 7d, and 7e.
The evaporators 8a, 8b, 8c, 8d and 8e filled with (hfa) 4 , Ba (ofhd) 2 , La (ppm) 3 , Al (fod) 3 and Na (ppm) are connected to each other. While heating the vessel, Ar
Is introduced into the chamber 1. In this case, the supply amount of each material can be adjusted by the flow rate of the Ar carrier gas.
【0025】また、含フッ素ガスとして選択した SF6と
酸素との混合ガスは供給管4を介して導入口1bから供
給されるが、これらのガスの供給量はマスフローコント
ローラーによって調整できるようになっている。A mixed gas of SF 6 and oxygen selected as the fluorine-containing gas is supplied from the inlet 1b through the supply pipe 4, and the supply amount of these gases can be adjusted by the mass flow controller. ing.
【0026】なお、供給管7a、7b、7c、7d、7e、
4は、ガスの凝縮を抑えるために、保温ヒーター6a、
6b、6c、6d、6e、5によってそれぞれ 65℃、200
℃、180℃、70℃、180℃ に保温されている。The supply pipes 7a, 7b, 7c, 7d, 7e,
4 is a heat retaining heater 6a for suppressing gas condensation.
6b, 6c, 6d, 6e, 5 at 65 ° C, 200 respectively
The temperature is kept at 180 ℃, 180 ℃, 70 ℃ and 180 ℃.
【0027】本実施例の場合、Zr(hfa)4は 20cc/min、B
a(ofhd)2は 10cc/min、La(ppm)3は2cc/min、Al(fod)3
は3cc/min、Na(ppm)は 10cc/min、SF6は 20cc/min、酸
素は5cc/minの条件で2時間反応を行わせた結果、CaF2
基板上に 500μm厚さの緻密なガラス膜が堆積した。ま
た、得られたガラスの組成は 53ZrF4‐20BaF2‐4LaF3‐
3AlF3‐20NaF であった。このガラスについて XMA を用
いて各元素の膜厚方向の分布を測定した結果、変動は
0.1原子%以下であり、組成の安定性が優れていること
が確認された。In this embodiment, Zr (hfa) 4 is 20 cc / min, B
a (ofhd) 2 is 10cc / min, La (ppm) 3 is 2cc / min, Al (fod) 3
The 3cc / min, Na (ppm) is 10cc / min, SF 6 is 20 cc / min, results oxygen which was carried out for 2 hours under the conditions of 5 cc / min, CaF 2
A dense glass film of 500 μm thickness was deposited on the substrate. The composition of the obtained glass was 53ZrF 4 -20BaF 2 -4LaF 3 ‐
3AlF 3 -20NaF. As a result of measuring the distribution of each element in the thickness direction of this glass using XMA, the fluctuation was
It was 0.1 atomic% or less, and it was confirmed that the composition had excellent stability.
【0028】[0028]
【実施例2〜5】実施例1における Ba(ofhd)2の代りに
表1に示した Ba(dfhd)2、Ba(dfod)2、Ba(tfnd)2、Ba(h
fdd)2を用い、それぞれの加熱温度を適用した以外は実
施例1の場合と同様にしてフッ化物薄膜を作製した。こ
の場合も、実施例1の場合と同様に、優れた特性のガラ
ス膜を作製することができた。Embodiments 2 to 5 Ba (dfhd) 2 , Ba (dfod) 2 , Ba (tfnd) 2 and Ba (hd) shown in Table 1 were used instead of Ba (ofhd) 2 in the embodiment 1.
fdd) 2 and a fluoride thin film was produced in the same manner as in Example 1 except that the respective heating temperatures were applied. Also in this case, as in the case of Example 1, a glass film having excellent characteristics could be produced.
【0029】[0029]
【実施例6】図3は、本実施例でフッ化バリウム薄膜の
作製を行った場合に使用した装置の概略構成を示す図で
ある。図において、バリウム元素を含む原料であるビス
(3H,3H‐デカフルオロヘプタン‐2,4‐ジオナト)バリウ
ム[Ba(dfhd)2] 25が封入されているバブラ容器26内にガ
ス流量コントローラー27により流量調節したアルゴンガ
スをキャリアガス33として導入することにより、バリウ
ム原料を所要量含有するアルゴンガスを形成させて反応
容器1に供給する。この他に、必要に応じて、成長反応
の促進のために、流量コントローラー32を介して所定量
の反応性ガス、具体的には酸素、三フッ化ホウ素(B
F3)、三フッ化窒素(NF3)、六フッ化硫黄(SF6)、四フッ
化炭素(CF4)等を反応容器1に供給する。また、基板と
してはシリコン(111)、シリコン(110)、サファイア、石
英等各種のものを用いることができる。Embodiment 6 FIG. 3 is a diagram showing a schematic configuration of an apparatus used when a barium fluoride thin film is manufactured in this embodiment. In the figure, bis is a raw material containing barium element.
(3H, 3H-decafluoroheptane-2,4-dionato) barium [Ba (dfhd) 2 ] 25 is introduced as a carrier gas 33 into a bubbler container 26 in which a gas flow controller 27 controls the flow of argon gas. By doing so, an argon gas containing a required amount of the barium raw material is formed and supplied to the reaction vessel 1. In addition, if necessary, in order to promote the growth reaction, a predetermined amount of reactive gas, specifically, oxygen, boron trifluoride (B
F 3 ), nitrogen trifluoride (NF 3 ), sulfur hexafluoride (SF 6 ), carbon tetrafluoride (CF 4 ) and the like are supplied to the reaction vessel 1. In addition, various substrates such as silicon (111), silicon (110), sapphire, and quartz can be used as the substrate.
【0030】ここで、反応容器21内の基板ホルダー22の
上にシリコン基板(111面)23を設置し、所定の温度に加
熱すると、導入したバリウム錯体の化学気相反応によ
り、基板23上に BaF2薄膜が形成される。さらに具体的
に説明すると、190℃のバブラー容器26を通過させた200
cc/分のアルゴンガスと、加速用の2000cc/分のアルゴン
ガスを反応容器21内に導き、同時に50cc/分の酸素ガス
を反応容器21内に導き、基板を400℃の温度に加熱する
ことによって、基板上に薄膜成長が行われる。なお、こ
のとき、反応容器内の圧力は10Torrに制御、配管系は20
0℃に制御し、チャンバも100℃に保温しておく。Here, when a silicon substrate (111 surface) is placed on a substrate holder 22 in a reaction vessel 21 and heated to a predetermined temperature, a chemical vapor reaction of the introduced barium complex causes the barium complex to be placed on the substrate 23. A BaF 2 thin film is formed. More specifically, a 200 ° C. passed through a bubbler vessel 26 at 190 ° C.
Introducing cc / min of argon gas and 2000 cc / min of argon gas for acceleration into the reaction vessel 21 and simultaneously introducing 50 cc / min of oxygen gas into the reaction vessel 21 and heating the substrate to a temperature of 400 ° C. Thereby, a thin film is grown on the substrate. At this time, the pressure in the reaction vessel was controlled at 10 Torr, and the piping system was set at 20 Torr.
Control to 0 ° C and keep the chamber at 100 ° C.
【0031】以上のようにして得られた薄膜の成長速度
は、1時間当り 14μmであった。また、この薄膜の表面
には良好な鏡面が形成されており、該薄膜は、蛍光X線
分析により、BaF2であることが確認された。また、RHEE
D 測定により単結晶薄膜が形成されていることが確認で
きた。さらに、X線回折パターンは図4に示す通りで、
24.8度と50.8度に鋭い回折ピークが認められ、優れた(1
11)配向性の薄膜であることが確認された。また、X線
ロッキングカーブから求めた半値幅は2分であった。さ
らに、上記の薄膜成長操作を繰り返し実施した結果は図
5に示す通りで、薄膜成長速度はほぼ一定した再現性を
示す良好な結果であり、第2回目以降に形成される薄膜
も第1回目と同等の特性を示した。また、比較例として
Ba(dpm)2化合物を使用した時の結果を同時に示したが、
数回の使用で気化性が低下し、成長速度の低下が生じて
いることがわかる。The growth rate of the thin film obtained as described above was 14 μm per hour. Also, a good mirror surface was formed on the surface of this thin film, and the thin film was confirmed to be BaF 2 by X-ray fluorescence analysis. Also, RHEE
D measurement confirmed that a single crystal thin film was formed. Further, the X-ray diffraction pattern is as shown in FIG.
Sharp diffraction peaks were observed at 24.8 degrees and 50.8 degrees.
11) It was confirmed that the thin film was oriented. Further, the half width determined from the X-ray rocking curve was 2 minutes. Further, the result of repeatedly performing the above-described thin film growth operation is as shown in FIG. 5, which is a good result showing that the thin film growth rate is almost constant and the reproducibility is constant. It showed the same characteristics as. Also, as a comparative example
The results when using Ba (dpm) 2 compounds were also shown,
It can be seen that after several uses, the vaporizability is reduced and the growth rate is reduced.
【0032】[0032]
【実施例7】エルビウムのβ‐ジケトン錯体である Er
(dpm)3 28を充填したバブラー容器29を使用した以外は
実施例6の場合と全く同様にしてフッ化バリウム薄膜を
作製した。ここで、バブラー29の温度は200℃とし、ア
ルゴンガス流量は5cc/分とした。この結果、エルビウム
が0.1%ドープされたフッ化バリウム薄膜が得られた。
また、得られた薄膜の膜厚、結晶品質は実施例1の場合
と同様であった。Example 7 Er is a β-diketone complex of erbium
(dpm) 3 28 but using bubbler container 29 filled with was prepared barium fluoride thin film in the same manner as in Example 6. Here, the temperature of the bubbler 29 was 200 ° C., and the flow rate of the argon gas was 5 cc / min. As a result, a barium fluoride thin film doped with 0.1% of erbium was obtained.
The thickness and crystal quality of the obtained thin film were the same as in Example 1.
【0033】[0033]
【発明の効果】以上述べてきたように、フッ化物薄膜の
製造方法を本発明の方法とすることによって、バリウム
元素源として気化性、熱安定性及び薄膜形成の再現性の
良い特定のバリウム化合物を用いることにより、従来技
術の有していた課題を解決して、光ファイバー用あるい
は光学素子用等の光学的に均質なフッ化物薄膜の製造方
法を提供することができた。As described above, by using the method for producing a fluoride thin film according to the present invention as a barium element source, a specific barium compound having good vaporizability, thermal stability and reproducibility of thin film formation can be obtained. By using the method, it was possible to solve the problems of the prior art and to provide a method for producing an optically uniform fluoride thin film for an optical fiber or an optical element.
【図1】本発明フッ化物薄膜の製造方法に用いたバリウ
ム錯体及び従来公知のバリウム錯体の気化性のサイクル
安定性を示した図。FIG. 1 is a diagram showing the cycle stability of vaporization of a barium complex used in a method for producing a fluoride thin film of the present invention and a conventionally known barium complex.
【図2】実施例2〜5で用いた装置の概要を示す構成
図。FIG. 2 is a configuration diagram showing an outline of an apparatus used in Examples 2 to 5.
【図3】実施例6、7で用いた装置の構成図。FIG. 3 is a configuration diagram of an apparatus used in Examples 6 and 7.
【図4】本発明の方法で得られた薄膜のX線回折パター
ン。FIG. 4 is an X-ray diffraction pattern of a thin film obtained by the method of the present invention.
【図5】実施例6及び比較例の方法で作製したフッ化バ
リウム薄膜の薄膜成長速度と加熱回数との関係を示した
図。FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the growth rate of the barium fluoride thin film and the number of heating times of the barium fluoride thin films produced by the methods of Example 6 and Comparative Example.
1…チャンバ、2…加熱ヒーター、3…基板、4…反応
性ガス供給管、5、6…供給管保温用ヒーター、7…原
料供給管、8…蒸発器、9…原料加熱用ヒーター、10…
原料β‐ジケトン錯体、21…反応容器、22…加熱ヒータ
ー、23…基板、24…熱電対、25、28…原料β‐ジケトン
錯体、26、29…バブラー容器、27、 30、31、32…ガス
流量コントローラー、33…キャリアガス、34…反応性ガ
ス。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Chamber, 2 ... Heating heater, 3 ... Substrate, 4 ... Reactive gas supply pipe, 5, 6 ... Heating heater for supply pipe, 7 ... Raw material supply pipe, 8 ... Evaporator, 9 ... Heater for raw material heating, 10 …
Raw material β-diketone complex, 21 reaction vessel, 22 heater, 23 substrate, 24 thermocouple, 25, 28 raw β-diketone complex, 26, 29 bubbler container, 27, 30, 31, 32 ... Gas flow controller, 33 ... Carrier gas, 34 ... Reactive gas.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−275726(JP,A) 特開 昭63−104312(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B01J 19/00 - 19/32 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-2-275726 (JP, A) JP-A-63-104312 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) B01J 19/00-19/32
Claims (3)
リウム及びその他の元素を含む化合物を気相で導入し、
該化合物をプラズマ雰囲気中で分解して、上記基材上に
フッ化物薄膜を設ける方法において、上記バリウムを含
む化合物として下式で示されるバリウム‐β‐ジケトン
錯体(但し、下式における(R1、R2)の組合せが(CF3、C2F
5)、(CF3、C3F7)、(C2F5、C2F5)、(C2F5、C3F7)、(C
3F7、C3F7)、(C3F7、C4F9)のもの)を用いることを特徴
とするフッ化物薄膜の製造方法。 【化1】 1. A predetermined base material is placed in a gas phase reaction vessel, and a compound containing barium and other elements is introduced in a gas phase.
In a method in which the compound is decomposed in a plasma atmosphere to provide a fluoride thin film on the base material, a barium-β-diketone complex represented by the following formula as a compound containing barium (provided that (R 1 , R 2 ) is (CF 3 , C 2 F
5), (CF 3, C 3 F 7), (C 2 F 5, C 2 F 5), (C 2 F 5, C 3 F 7), (C
3 F 7, C 3 F 7 ), (C 3 F 7, C 4 F 9) ones) method for producing a thin film of a fluoride which comprises using the. Embedded image
リウムを含む化合物と必要に応じて反応性ガスとを気相
で導入し、これを熱分解して上記基材上にフッ化バリウ
ム薄膜を設ける方法において、上記バリウムを含む化合
物として下式で示されるバリウム‐β‐ジケトン錯体
(但し、下式における(R1、R2)の組合せが(CF3、C2F5)、
(CF3、C3F7)、(C2F5、C2F5)、(C2F5、C3F7)、(C3F7、C3
F7)、(C3F7、C4F9)のもの)を用いることを特徴とするフ
ッ化物薄膜の製造方法。 【化1】 2. A predetermined base material is placed in a gas phase reaction vessel, and a compound containing barium and a reactive gas as necessary are introduced in a gas phase. In the method of providing a barium fluoride thin film, a barium-β-diketone complex represented by the following formula as a compound containing barium:
(However, the combination of (R 1 , R 2 ) in the following formula is (CF 3 , C 2 F 5 ),
(CF 3, C 3 F 7 ), (C 2 F 5, C 2 F 5), (C 2 F 5, C 3 F 7), (C 3 F 7, C 3
F 7 ) and (C 3 F 7 , C 4 F 9 )). Embedded image
希土類元素のβ‐ジケトン錯体を気相で導入し、生成フ
ッ化バリウム薄膜中に希土類元素を含有させることを特
徴とする請求項1及び2記載のフッ化バリウム薄膜の製
造方法。3. A barium fluoride thin film produced by introducing a rare earth element β-diketone complex in the gas phase together with the barium-β-diketone complex to contain the rare earth element. For producing a barium fluoride thin film.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP00733092A JP3205371B2 (en) | 1992-01-20 | 1992-01-20 | Manufacturing method of fluoride thin film |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP00733092A JP3205371B2 (en) | 1992-01-20 | 1992-01-20 | Manufacturing method of fluoride thin film |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05192565A JPH05192565A (en) | 1993-08-03 |
JP3205371B2 true JP3205371B2 (en) | 2001-09-04 |
Family
ID=11662951
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP00733092A Expired - Lifetime JP3205371B2 (en) | 1992-01-20 | 1992-01-20 | Manufacturing method of fluoride thin film |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3205371B2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3665682B2 (en) * | 1996-06-21 | 2005-06-29 | 日本山村硝子株式会社 | Method for producing fluoride thin film |
-
1992
- 1992-01-20 JP JP00733092A patent/JP3205371B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH05192565A (en) | 1993-08-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100539206B1 (en) | GROWTH OF BaSrTiO3 USING POLYAMINE-BASED PRECURSORS | |
US3894164A (en) | Chemical vapor deposition of luminescent films | |
JP3168002B2 (en) | Transition metal nitride chemical vapor deposition method | |
Pellegrino et al. | Nanostructured CaF2: Ln3+ (Ln3+= Yb3+/Er3+, Yb3+/Tm3+) thin films: MOCVD fabrication and their upconversion properties | |
JP3665682B2 (en) | Method for producing fluoride thin film | |
WO1989007666A1 (en) | Method of forming superconducting materials | |
EP0342009A2 (en) | Process for forming a superconducting film | |
JP3205371B2 (en) | Manufacturing method of fluoride thin film | |
JPH02283603A (en) | Production method of oxide ceramics superconductive substance on substrate | |
JPH06122523A (en) | Production of chalcogenide glass containing rare earth metal ion | |
US5275843A (en) | Manufacture of β-BaB2 O4 film by a sol-gel method | |
JP4205912B2 (en) | Transparent yttrium oxide film and manufacturing method thereof | |
JP2979840B2 (en) | Method for producing material for fluoride glass fiber | |
JPH05194093A (en) | Production of thin barium fluoride film | |
Langlet | Optically active coatings deposited from an ultrasonically generated aerosol | |
JP4107924B2 (en) | Method for producing thin film and raw material composition for chemical vapor deposition used therefor | |
JP2001295048A (en) | Fluoride thin film | |
Bowen et al. | Growth of wustite (FeO) single crystals by chemical vapor deposition | |
JP2977484B2 (en) | Barium source material for CVD and film forming method using the same | |
JPH04260640A (en) | Production of barium compound thin film | |
JP2000212746A (en) | Fluoride thin film | |
JPH0692676A (en) | Amorphous fluoride containing rare earth ion and its production | |
JPH0375207A (en) | Production of thin film of oxide superconductor | |
Takahashi et al. | Preparation and characterization of amorphous GaF3 and GaF3–BaF2 thin films by ECR microwave plasma-enhanced CVD | |
JPH05208818A (en) | Production of thin film of barium compound |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090629 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090629 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100629 Year of fee payment: 9 |